Page 42 - 无损检测2024年第九期

张文才：
碳纤维 / 酚醛复合材料射线检测高密度影像分析

1 产品介绍 压缩/拉伸/剪切强度、 线膨胀系数、线烧蚀率、导热
系数等性能测试正常后，对毛坯件进行机加工、外观
1.1 零件结构
检验、X射线检测， 最终完成合格产品的交付。
收敛段组合是导弹固体火箭发动机壳体尾喷管
产品的内部质量采用X射线检测，检测时采用
的重要组件，由外层的金属收敛段壳体（15-5PH材
双壁双影的方式翻转90°透照两次，以检测产品内部
料）和内层收敛段内衬黏接而成，其作用是加速发
的裂纹、疏松、夹杂、孔洞等缺陷。透照时使用的检
动机的燃气流动，使其在喉部达到声速，以产生推动
测参数如表1所示。
导弹飞行的推力。
表1 X射线检测主要工艺参数
收敛段内衬采用碳纤维/酚醛材料，整体立式
类型 工艺参数 类型 工艺参数
模压成型，是某型号空空导弹发动机喷管部分的耐
设备型号 iXRS-160HP 焦距/mm 1 500
烧蚀防热部件。其由大端锥面段和直筒段部分构成，
焦点尺寸/mm 0.4×0.4 胶片类型 AGFA C4型
其中大端锥面连接固体火箭发动机壳体、直筒段端 管电压/kV 45 显影液 G135
面连接喉部隔热结构件。收敛段内衬在发动机工作 管电流/mA 10 定影液 G335
时，承受着高温高压燃气流的冲刷烧蚀，为发动机提 曝光时间/min 2.5 显影温度/℃ 28
供良好的热防护，保证发动机、外层收敛段壳体及 1.3 检测结果
其他外部组件的安全运行。收敛段内衬结构如图1
在对某批次收敛段内衬产品进行入库前的射线
所示。 检测时，发现184件产品中有43件存在异常的缺陷
影像，占比超过20%。对部分产品进行表面检查并
认真清理后重新进行X射线检测，异常影像仍然存
在，故排除表面附着多余物或暗室处理中的伪缺陷
引起影像异常的可能。

2 影像分析

经统计，所有异常缺陷影像的黑度均小于周边
零件的本底黑度，呈现高密度影像显示，影像形貌不
规则，与常见的夹杂物缺陷影像及形貌存在明显区
图 1 收敛段内衬结构示意
别，且在直筒段、大端锥面段均有分布。影像黑度方
1.2 检测工艺 面，部分缺陷影像的黑度分布较为均匀或变化相对
收敛段内衬的生产工艺流程如图2所示。生产 规律，与周边本底黑度差别不明显；少部分缺陷影像
时，首先采用短切黏丝基碳纤维短丝与酚醛树脂制 黑度分布不规则、但变化相对规律，与周边本底黑度
备预混料，然后将制备好的预混料均匀置于模具内、 差别明显；还有个别缺陷影像的黑度分布呈现较强
在高温条件下进行压制，保温一定时间后出模、修 的离散性、颗粒感较强、变化明显，与周边背景的黑
边，从而完成毛坯的制造 。然后，在取样进行密度、 度差别较大。影像形貌方面，大部分影像缺陷轮廓
[6]
不规则，呈片状或团絮状，另有少部分影像呈现丝状；
部分影像略显规则，具有一定的外形和尺寸，呈现多
边形或类似椭圆形。部分高密度影像如图3所示。
按照射线检测理论，出现高密度影像是因为该
区域透射的X射线束比周边区域的少，从而底片上
形成的银原子减少、透光性增强 [7-8] 。结合收敛段内
衬的成型工艺分析，导致这一现象的可能性有二：
一是在制备过程中引入了异物，且异物的密度相对
碳纤维/酚醛的密度要高；二是碳纤维和酚醛树脂
在原料混合的过程中分散不充分，导致局部密度
图 2 收敛段内衬生产工艺流程 偏高。
8
2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测